CN103195672B - 机械蓄能箱 - Google Patents

Abstract

机械蓄能箱，包括动力输入轴、能量传输齿轮组、动力缓释稳速机构、稳速输出轴、至少一级蓄能盒或蓄能齿轮，蓄能盒或蓄能齿轮直接与动力输入轴相连，或通过能量传输齿轮组中的齿轮与动力输入轴相连，蓄能盒或蓄能齿轮经能量传输齿轮组与稳速输出轴相连，稳速输出轴通过能量传输齿轮组中的齿轮与动力缓释稳速机构相连。本发明结构简单，工作稳定，安全可靠，蓄能量大且可稳速输出，适应于人力、畜力等高强度不稳定欠持续性动能做功蓄能。使用本发明，可标准化生产配件予以组合，利于蓄能能级水平的标准化；便于制造各类大中小型机械蓄能箱以满足不同状况需要。

Description

机械蓄能箱

技术领域

本发明涉及能量转化和能量储存技术，具体涉及一种机械蓄能箱。

背景技术

现有蓄能机构或蓄能装置局限在钟表发条及小玩具上，因材料特性及机构限制，不能应用于解决人力、畜力等高强度不稳定不持续性的动能蓄积。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可利用人力、畜力等高强度不稳定欠持续性动能做功蓄能、实用性好的机械蓄能箱。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

机械蓄能箱，包括动力输入轴、能量传输齿轮组、动力缓释稳速机构、稳速输出轴、至少一级蓄能盒或蓄能齿轮，蓄能盒或蓄能齿轮直接与动力输入轴相连，或通过能量传输齿轮组中的齿轮与动力输入轴相连，蓄能盒或蓄能齿轮经能量传输齿轮组与稳速输出轴相连，稳速输出轴能量传输齿轮组中的齿轮与动力缓释稳速机构相连。

进一步，所述蓄能盒或蓄能齿轮中设有弹性蓄能组件，所述弹性蓄能组件为形状呈绳索状、片状、涡卷状、螺旋状、弹簧状、或卷簧状等的高弹性蓄能材料组件。

进一步，还包括基座支架或箱体，动力输入轴通过轴承固定于基座支架或箱体上。

进一步，所述蓄能盒或蓄能齿轮为采用单级蓄能方式进行蓄能的蓄能机构，采用单级蓄能方式进行蓄能的蓄能机构至少有一个蓄能盒或蓄能齿轮。

进一步，所述蓄能盒或蓄能齿轮为采用双级或三级以上组合式蓄能方式进行蓄能的蓄能机构，各级之间采用串联式或并联式连接，每级至少有一个组合式蓄能盒或蓄能齿轮。

进一步，所述动力缓释稳速机构包括摆叉，摆叉叉枝上的拨杆与稳速齿轮相连，摆叉通过偏心轴与惯性摆轮相连，惯性摆轮通过轴与片簧或卷簧相连，片簧或卷簧外端与带调节螺杆的弹簧相连，片簧或卷簧及弹簧通过调节螺杆螺母固定在基座支架或箱体上。

进一步，所述稳速输出轴为第一动力输出轴，所述稳速输出轴还可外接变速用齿轮组，变速用齿轮组与第二动力输出轴相连。

动力输入轴将做功的动能传输至蓄能盒或蓄能齿轮中的弹性蓄能组件，动能转换为弹性蓄能组件的弹性势能，弹性势能经能量传输齿轮或齿轮组传至稳速输出轴，通过动力缓释稳速机构控制稳速输出轴的转速，使得蓄能箱中蓄积的弹性势能转化为稳速输出轴稳速输出的动能扭矩，作为第一动力输出轴的稳速输出轴，其动能扭矩可直接输出，也可再经变速用齿轮组变速后通过第二动力输出轴输出。

   所述能量传输齿轮组用于传输动力、调整速比和输出轴旋向，根据动力输入特点、蓄能要求、所选蓄能盒或蓄能齿轮的规格与组合形式、及设计速比和输出轴转速、旋向要求等，确定能量传输齿轮组的设置，能量传输齿轮组的设置以满足蓄能要求及输出轴转速和旋向为原则。

本发明之机械蓄能箱可拆分为独立的蓄能装置和缓释稳速装置，通过齿轮联接组合为机械蓄能箱。

本发明之机械蓄能箱也可设计为机械蓄能发电机的机械蓄能机构。

本发明结构简单，工作稳定，安全可靠，蓄能量大且可稳速输出，适应于人力、畜力等高强度不稳定欠持续性动能做功蓄能。使用本发明，可标准化生产配件予以组合，利于蓄能能级水平的标准化，如2.1KJ、4.2KJ、……418KJ等；便于制造各类大中小型机械蓄能箱以满足不同状况需要。

附图说明

图1为一种单级双组蓄能齿轮的机械蓄能箱结构示意图；

图2为一种三级组合式蓄能盒的机械蓄能箱结构示意图；

图3为一种双级四组蓄能齿轮的机械蓄能箱结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

参照图1，一种单级双组蓄能齿轮的机械蓄能箱，包括动力输入轴1、能量传输齿轮组、动力缓释稳速机构、稳速输出轴4、两组同规格蓄能齿轮11，蓄能齿轮11与动力输入轴1相连，蓄能齿轮11经能量传输齿轮组与稳速输出轴4相连，稳速输出轴4通过齿轮17、齿轮18啮合与动力缓释稳速机构相连。

所述动力输入轴1上固定有止逆棘轮8、棘爪9与张紧弹簧10。

所述能量传输齿轮组包括齿轮12、齿轮13、齿轮14、齿轮15、齿轮16、齿轮17、齿轮18，齿轮12、齿轮13固定于轴2上，齿轮12和蓄能齿轮11啮合，齿轮14、齿轮15固定于轴3上，齿轮14与齿轮13啮合，齿轮16、齿轮17固定于稳速输出轴4上，齿轮16与齿轮15啮合，齿轮18固定于轴5上，齿轮18与齿轮17啮合。

所述动力缓释稳速机构包括稳速齿轮19、摆叉20、惯性摆轮22、卷簧24和弹簧25，摆叉20固定于轴6上，摆叉20叉枝上的拨杆21与稳速齿轮19相连，摆叉20通过偏心轴23与惯性摆轮22相连，惯性摆轮22固定于轴7上，惯性摆轮22通过轴7与固定于卷簧24内端的轮毂相连，卷簧24外端与带调节螺杆的弹簧25相连，弹簧25通过调节螺杆26经螺母27固定在基座支架或箱体29上。

通过调整螺母27可调整弹簧25和卷黄24的阻尼特性，经阻尼反馈摆叉20的拨杆21控制稳速齿轮19的转速，经轴5和轴5固定的齿轮18啮合齿轮17，达到稳定稳速输出轴4的轴速。

实施例2：

参照图2，一种三级组合式蓄能盒的机械蓄能箱，设计有三级蓄能盒和一个动力缓释稳速机构，每级蓄能盒中轴上设置有止逆装置（即止逆棘轮、张力棘爪），以保证多级蓄能盒就如多个串联的蓄水池，动力输入轴就象进水管，高位势能单向流至低位蓄积而不能回流，动力缓释稳速机构就如一个控制出口流量的阀门。

本实施例之机械蓄能箱包括动力输入轴1’、能量传输齿轮组、动力缓释稳速机构、稳速输出轴8’、三个组合式蓄能盒14’、20’、26’，蓄能盒14’与动力输入轴1’相连，蓄能盒14’、20’、26’经能量传输齿轮组与稳速输出轴8’相连，稳速输出轴8’通过齿轮35’和齿轮36’的啮合与动力缓释稳速机构相连接。

所述能量传输齿轮组包括齿轮15’、齿轮16’、齿轮17’、齿轮21’、齿轮22’、齿轮23’、齿轮24’、齿轮25’、齿轮27’、齿轮30’、齿轮31’、齿轮32’、齿轮33’、齿轮34’、齿轮35’、齿轮36’，齿轮15’固定于蓄能盒14’上，齿轮16’、齿轮17’固定于轴2’上，齿轮16’和齿轮15’啮合，齿轮22’固定于轴3’上，齿轮22’与齿轮17’啮合，蓄能盒20’连接于轴3’上，齿轮21’固定于蓄能盒20’上，齿轮23’、齿轮24’固定于轴4’上，齿轮23’与齿轮21’啮合，齿轮25’固定于轴5’上，蓄能盒26’连接于轴5’上，齿轮27’固定于蓄能盒26’上，齿轮30’、齿轮31’固定于轴6’上，齿轮30’与齿轮27’啮合，齿轮32’和齿轮33’固定于轴7’上，齿轮32’与齿轮31’啮合，齿轮34’和齿轮35’固定于稳速输出轴8’上，齿轮34’与齿轮33’啮合，齿轮36’固定于轴9’上，齿轮36’与齿轮35’啮合。

所述动力输入轴1’上固定有止逆棘轮12’、张力棘爪13’，轴3’固定有止逆棘轮18’、张力棘爪19’，轴5’上固定有止逆棘轮28’、张力棘爪29’。

所述动力缓释稳速机构包括稳速齿轮37’、摆叉38’、惯性摆轮39’和片簧40’弹簧41’，摆叉38’固定于轴10’上，摆叉38’叉枝上的拨杆与稳速齿轮37’相连，摆叉38’通过偏心轴与惯性摆轮39’相连，惯性摆轮39’固定于轴11’上，惯性摆轮39’通过轴11’与固定在轴11’上的片簧40’相连，片簧40’的中部以固接件固定在轴11’上，片簧40’两端分别与一个带调节螺杆的弹簧41’相连，弹簧41’通过调节螺杆经螺母42’固定在基座支架或箱体43’上。

所述动力输入轴1’、轴2’、轴3’、轴4’、轴5’、轴6’、轴7’、稳速输出轴8’、轴9’、轴10’、轴11’分别通过不同的轴承44’安装于基座支架或箱体43’上。

通过调整螺母42’可调整弹簧41’和片簧40’的阻尼特性，经阻尼反馈和摆叉38’控制稳速齿轮37’的转速，以轴9’上齿轮36’和轴8’上齿轮35的啮合达到稳定稳速输出轴8’的转速。

实施例3：

参照图3，一种双级四个组合式蓄能盒的机械蓄能箱，设计有动力输入轴、输出轴、两级组合式蓄能盒和一个缓释稳速机构，每级蓄能盒的驱动轴上设有止逆装置（即止逆棘轮、张力棘爪），以保证两级蓄能就如串联的蓄水池，动力输入轴1"就象进水管，高位势能单向流至低位蓄积而不能回流，动力缓释稳速机构就如一个控制出口流量的阀门。

该机械蓄能箱包括动力输入轴1"、能量传输齿轮组、动力缓释稳速机构、稳速输出轴6-1"、四组蓄能盒6"、9"、16"、19"，固定于蓄能盒6"的齿轮7"与动力输入轴1"上的齿轮2"啮合相连，固定于蓄能盒9"的齿轮10"与动力输入轴1"上的齿轮3"啮合相连，蓄能盒6"、9"、16"、19"经能量传输齿轮组与稳速输出轴6-1"相连，稳速输出轴6-1"通过齿轮23"、齿轮24"的啮合与动力缓释稳速机构相连。

所述能量传输齿轮组包括齿轮2"、齿轮3"、齿轮7"、齿轮8"、齿轮10"、齿轮11"、齿轮12"、齿轮13"、齿轮17"、齿轮18"、齿轮20"、齿轮21"、齿轮22"、齿轮23"、齿轮24"，齿轮2"、齿轮3"固定于动力输入轴1"上，齿轮8"固定于轴2-1"上，蓄能盒6"、9"均与轴2-1"相连，齿轮7"固定于蓄能盒6"上，齿轮10"固定于蓄能盒9"上，齿轮7"和齿轮2"啮合，齿轮10"与齿轮3"啮合，齿轮11"、齿轮12"、齿轮13"固定于轴3-1"上，齿轮12"与齿轮8"啮合，齿轮18"固定于轴4-1"上，蓄能盒16"、19"与轴4-1"相连，齿轮17"固定于蓄能盒16"上，齿轮20"固定于蓄能盒19"上，齿轮17"与齿轮11" 啮合，齿轮20"与齿轮13"啮合，齿轮21"固定于轴5-1"上，齿轮21"与齿轮18"啮合，齿轮22"、齿轮23"固定于稳速输出轴6-1"上，齿轮24"固定于轴7-1"上，齿轮22"与齿轮21"啮合，齿轮24"与齿轮23"啮合。

所述动力输入轴1"上固定有止逆棘轮4"和张力棘爪5"，轴3-1"上固定有止逆棘轮14"和张力棘爪15"。

所述动力缓释稳速机构包括稳速齿轮25"、摆叉26"、惯性摆轮27"和卷簧28"、弹簧29"，摆叉26"固定于轴8-1"上，摆叉26"叉枝上的拨杆与稳速齿轮25"相连，摆叉26"通过偏心轴与惯性摆轮27"相连，惯性摆轮27"通过轴9-1"与卷簧28"内端轮毂相连，卷簧28"外端与带调节螺杆的弹簧29"相连，弹簧29"通过调节螺杆30"经螺母31"固定在基座支架或箱体上。

通过调节螺杆30"、螺母31"可调整弹簧29"和卷簧28"的阻尼特性，经阻尼反馈和摆叉26"控制稳速齿轮25"的转速，与稳速齿轮25"同轴固定的齿轮24"啮合齿轮23"达到稳定稳速输出轴6-1"转速的目的。 

Claims (5)

1.机械蓄能箱，其特征在于，包括动力输入轴、能量传输齿轮组、动力缓释稳速机构、稳速输出轴、至少一级蓄能盒或蓄能齿轮，蓄能盒或蓄能齿轮直接与动力输入轴相连，或通过能量传输齿轮组中的齿轮与动力输入轴相连，蓄能盒或蓄能齿轮经能量传输齿轮组与稳速输出轴相连，稳速输出轴通过能量传输齿轮组中的齿轮与动力缓释稳速机构相连；

所述动力缓释稳速机构包括摆叉，摆叉叉枝上的拨杆与稳速齿轮相连，摆叉通过偏心轴与惯性摆轮相连，惯性摆轮通过轴与片簧或卷簧相连，片簧或卷簧外端与带调节螺杆的弹簧相连，片簧或卷簧及弹簧通过调节螺杆螺母固定在基座支架或箱体上。

2.根据权利要求1所述的机械蓄能箱，其特征在于，所述蓄能盒或蓄能齿轮中设有弹性蓄能组件，所述弹性蓄能组件为形状呈绳索状、片状、涡卷状或螺旋状的高弹性蓄能材料组件。

3.根据权利要求1或2所述的机械蓄能箱，其特征在于，还包括基座支架或箱体，动力输入轴通过轴承固定于基座支架或箱体上。

4.根据权利要求1或2所述的机械蓄能箱，其特征在于，所述蓄能盒或蓄能齿轮为采用单级蓄能方式进行蓄能的蓄能机构，采用单级蓄能方式进行蓄能的蓄能机构至少有一个蓄能盒或蓄能齿轮。

5.根据权利要求1或2所述的机械蓄能箱，其特征在于，所述蓄能盒或蓄能齿轮为采用双级或三级以上组合式蓄能方式进行蓄能的蓄能机构，各级之间采用串联式或并联式连接，每级至少有一个组合式蓄能盒或蓄能齿轮。